專利名稱：一種涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的人工關(guān)節(jié)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，適用于人工關(guān)節(jié)的生理固定。
人工關(guān)節(jié)和功能性假體植入體內(nèi)對(duì)恢復(fù)肢體功能具有重要意義，每年植入人體的人工關(guān)節(jié)已達(dá)120萬(wàn)例，得到了廣泛臨床應(yīng)用。但是，植入體內(nèi)的人工關(guān)節(jié)，有些因手術(shù)不當(dāng)，固定不佳，骨質(zhì)疏松或活動(dòng)量大而發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)置換失敗，最終不得不施行二次手術(shù)。為了解決人工關(guān)節(jié)植入后松動(dòng)問(wèn)題，人們采用了在人工關(guān)節(jié)柄制造珍珠表面，增加與體內(nèi)骨及組織的接觸面，提高界面結(jié)合強(qiáng)度，另外，充填骨水泥進(jìn)行人工關(guān)節(jié)的固定(見(jiàn)《防止全髖置換假體松動(dòng)的觀念》，中華骨科雜志1996年12月第16卷第12期)等。但是，這些方法都不是非常有效的。
本發(fā)明的目的在于提供一種涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的人工關(guān)節(jié)及其制造方法，該人工關(guān)節(jié)植入體內(nèi)后通過(guò)骨形態(tài)發(fā)生蛋白誘導(dǎo)成骨作用，使新生骨與體內(nèi)骨相連，實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)的生理固定，有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中人工關(guān)節(jié)植入體內(nèi)后發(fā)生松動(dòng)的問(wèn)題。
基于上述目的，本發(fā)明人工關(guān)節(jié)的特點(diǎn)是在人工關(guān)節(jié)表面噴涂一層羥基磷灰石，厚度為50-100μm，然后再在羥基磷灰石涂層表面復(fù)合上一層骨形態(tài)發(fā)生蛋白，厚度為0.1-1μm。
上述人工關(guān)節(jié)通過(guò)以下生產(chǎn)步驟得到。
(1)用鈦基合金或鈷鉻鉬合金加工好人工關(guān)節(jié)，(2)在所述人工關(guān)節(jié)上噴涂一層羥基磷灰石待用，厚度為50-100μm，(3)在5-7M的尿素中加入1-10％(體積百分比)10mM的磷酸緩沖液，控制酸堿度為PH6-8，(4)然后把骨形態(tài)發(fā)生蛋白溶于上述尿素溶液中，加入量為0.01-0.05mg/ml天然提取的骨形態(tài)發(fā)生蛋白或10-5-10-3mg/ml基因重組的骨形態(tài)發(fā)生蛋白，形成含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的尿素溶液，
(5)再將噴涂有羥基磷灰石表面涂層的人工關(guān)節(jié)，放入上述含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的尿素溶液中，在20-30℃下浸泡10-14小時(shí)，每隔2小時(shí)緩慢攪拌溶液1-3分鐘，然后將人工關(guān)節(jié)取出，(6)把上述取出的人工關(guān)節(jié)用溫度為1-10℃、濃度為85％的乙醇溶液仔細(xì)淋洗2遍，再用溫度為1-10℃、濃度為100％的乙醇溶液淋洗一遍，涼干，無(wú)菌保存，待用，即制成本發(fā)明人工關(guān)節(jié)。
BMP是骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone Morphogenetic Protein)的英文縮寫(xiě)。該蛋白具有獨(dú)特的誘導(dǎo)成骨功能，可使斷骨快速再接，缺骨快速再生修復(fù)，在骨科和口腔科具有廣泛的應(yīng)用前景。
目前，制備BMP有兩種方法一種是利用生化提取法直接從牛、馬、豬、羊、兔、鼠等動(dòng)物骨或骨肉瘤中提取，一種是利用基因重組法直接制備?；蛑亟M的BMP的誘導(dǎo)成骨活化強(qiáng)、比生化提取法提取的高103-106倍，BMP雖具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)成骨活性，但因植入體內(nèi)吸收，代謝快，作用時(shí)間短。難以充分發(fā)揮其誘導(dǎo)成骨效應(yīng)。另外，BMP在修復(fù)大尺寸骨缺損時(shí)無(wú)支架作用。因此，BMP在臨床應(yīng)用中需要與某些載體材料復(fù)合，以便使其自身得到緩釋與支撐。
羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡(jiǎn)稱HA)是磷酸鈣基生物陶瓷的一種，其化學(xué)式為Ca10(PO4)6(OH)2是構(gòu)成骨和牙的主要無(wú)機(jī)質(zhì)、植入體內(nèi)后在其表面可與骨和軟組織形成化學(xué)鍵。故具有良好的生物活性和生物相容性，是人體硬組織(骨、牙)理想的替代修復(fù)材料，是BMP理想的載體材料之一。將BMP與HA復(fù)合，既有利于BMP誘導(dǎo)成骨效應(yīng)的充分發(fā)揮，又能使HA的骨修復(fù)作用得到加強(qiáng)。
人工關(guān)節(jié)通常由鈦基合金或鈷鉻鉬合金加工而成，在人工關(guān)節(jié)表面噴涂一層羥基磷灰石能明顯提高其生物相容性。若在羥基磷灰石表面復(fù)合BMP，通過(guò)其誘導(dǎo)成骨作用可實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)的生理固定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于應(yīng)用BMP誘導(dǎo)成骨效應(yīng)，使新生骨與體內(nèi)骨結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)的生理固定，有效地解決人工關(guān)節(jié)植入后的松動(dòng)問(wèn)題。
實(shí)施例用狗作動(dòng)物對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別制備了二批髖關(guān)節(jié)，一批是不涂骨形態(tài)發(fā)生蛋白的珍珠面關(guān)節(jié)，一批是用本發(fā)明方法制造的涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的珍珠面關(guān)節(jié)，安裝于狗髖骨上，經(jīng)3個(gè)月后，解剖發(fā)現(xiàn)不含骨形態(tài)發(fā)生蛋白的珍珠面關(guān)節(jié)的珍珠面凹處只有40-60％空隙由纖維組織填充；而涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的關(guān)節(jié)的珍珠面凹處95％以上都由BMP誘導(dǎo)的新生骨所填充。通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)表明，由于骨形態(tài)發(fā)生蛋白的誘導(dǎo)成骨效應(yīng)，可使新生骨快速充填珍珠面髖關(guān)節(jié)的珍珠面凹處，并與體內(nèi)骨相互連接，有效提高結(jié)合強(qiáng)度，防止關(guān)節(jié)的松動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的人工關(guān)節(jié)，特征在于在人工關(guān)節(jié)表面噴涂一層羥基磷灰石，厚度為50-100μm，然后再在羥基磷灰石涂層表面復(fù)合上一層骨形態(tài)發(fā)生蛋白，厚度為0.1-1μm。
2.一種權(quán)利要求1所述人工關(guān)節(jié)的制造方法，其特征在于具體生產(chǎn)步驟如下(1)用鈦基合金或鈷鉻鉬合金加工好人工關(guān)節(jié)，(2)在所述人工關(guān)節(jié)上噴涂一層羥基磷灰石待用，(3)在5-7M的尿素中加入1-10％(體積百分比)10mM的磷酸緩沖液，控制酸堿度為PH6-8，(4)然后把骨形態(tài)發(fā)生蛋白溶于上述尿素溶液中，加入量為0.01-0.05mg/ml天然提取的骨形態(tài)發(fā)生蛋白或10-5-10-3mg/ml基因重組的骨形態(tài)發(fā)生蛋白，形成含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的尿素溶液，(5)再將噴涂有羥基磷灰石表面涂層的人工關(guān)節(jié)，放入上述含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的尿素溶液中，在20-30℃下浸泡10-14小時(shí)，每隔2小時(shí)緩慢攪拌溶液1-3分鐘，然后將人工關(guān)節(jié)取出，(6)把上述取出的人工關(guān)節(jié)用溫度為1-10℃、濃度為85％的乙醇溶液仔細(xì)淋洗2遍，再用溫度為1-10℃、濃度為100％的乙醇溶液淋洗一遍，涼干，無(wú)菌保存，待用，即制成本發(fā)明人工關(guān)節(jié)。
全文摘要
一種涂有骨形態(tài)發(fā)生蛋白的人工關(guān)節(jié)及其制造方法,屬于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域,特別是在人工關(guān)節(jié)上噴涂上一層羥基磷灰石,厚度為50—100μm,然后再在羥基磷灰石涂層上復(fù)合上一層骨形態(tài)發(fā)生蛋白,優(yōu)點(diǎn)在于用此方法所制得人工關(guān)節(jié),植入體內(nèi)后通過(guò)骨形態(tài)發(fā)生蛋白的誘導(dǎo)成骨效應(yīng),實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)的生理固定,有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中人工關(guān)節(jié)植入體內(nèi)后易松動(dòng)的難題。
文檔編號(hào)A61L27/00GK1220169SQ9812567
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者孫福玉, 李曉光, 孫箭華, 孟慶恩, 宋玉珩, 周蕙 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院